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CAN 是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（ControllerAreaNetwork，CAN）的簡(jiǎn)稱，是由德國(guó) BOSCH 公司開(kāi)發(fā)的，并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898），在國(guó)際上應(yīng)用最廣泛。但是隨著汽車應(yīng)用的發(fā)展，汽車中總線通訊的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，例如電動(dòng)汽車上，汽車內(nèi)部出現(xiàn)更多的輔助系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)，傳統(tǒng)的 CAN 總線在傳輸速率和帶寬方面顯得越來(lái)越力不從心，CAN-FD 技術(shù)隨之出現(xiàn)。
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CAN FD 和 CAN 主要的區(qū)別有兩點(diǎn)：第一，可變速率，CAN-FD 采用了兩種位速率，從控制場(chǎng)中的 BRS 位到 ACK 場(chǎng)之前（含 CRC 分界符）為可變速率，其余部分為原 CAN 總線用的速率。兩種速率各有一套位時(shí)間定義寄存器，它們除了采用不同的位時(shí)間單位 TQ 外，位時(shí)間各段的分配比例也可不同；第二，新的數(shù)據(jù)場(chǎng)長(zhǎng)度，CAN-FD 對(duì)數(shù)據(jù)場(chǎng)的長(zhǎng)度作了很大的擴(kuò)充，DLC 最大支持 64 個(gè)字節(jié)，在 DLC 小于等于 8 時(shí)與原 CAN 總線是一樣的，大于 8 時(shí)有一個(gè)非線性的增長(zhǎng)，所以最大的數(shù)據(jù)場(chǎng)長(zhǎng)度可達(dá) 64 字節(jié)。
德州儀器（TI）接口產(chǎn)品部門(mén)產(chǎn)品線經(jīng)理 Charles (Chuck) Sanna
基于 CAN FD 的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多汽車開(kāi)始采用這項(xiàng)技術(shù)，但是由于原來(lái)的車用 MCU 都支持 CAN，從 CAN 升級(jí)到 CAN FD 比較復(fù)雜。TI 的新款汽車系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）TCAN4550-Q1 有望簡(jiǎn)化升級(jí)的難度。據(jù)德州儀器（TI）接口產(chǎn)品部門(mén)產(chǎn)品線經(jīng)理 Charles (Chuck) Sanna 介紹，“該芯片集成了使用靈活數(shù)據(jù)速率控制器局域網(wǎng)（CAN FD）的控制器和收發(fā)器，旨在滿足車載網(wǎng)絡(luò)對(duì)高帶寬和數(shù)據(jù)速率靈活性的需求。它采用了幾乎所有微控制器的串行外圍接口（SPI）總線來(lái)部署 CAN FD 接口或提高系統(tǒng)中 CAN FD 總線端口的數(shù)量，同時(shí)最少量地對(duì)硬件進(jìn)行改動(dòng)?！?/p>
升級(jí) CAN FD 的兩大優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)的 MCU 不支持 CAN FD，有的內(nèi)置 CAN，有的沒(méi)有，如果廠商要從 CAN 升級(jí)到 CAN FD 只能自行搭建外圍電路，設(shè)計(jì)流程比較復(fù)雜。而 TCAN4550-Q1 集成了 CAN FD 控制器和收發(fā)器額系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC），外圍設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。
當(dāng)然，站在 MCU 廠商的角度也可以考慮將 CAN 升級(jí)為 CAN FD，但是這個(gè)過(guò)程比較復(fù)雜。Charles (Chuck) Sanna 認(rèn)為，“這設(shè)計(jì)到芯片的 IP，MCU 廠商首先面對(duì)的是 IP，不是只把 CAN 升級(jí)到 CAN FD，MCU 需要做很多事情，還要做認(rèn)證，因此需要幾年時(shí)間，周期很長(zhǎng)。采用我們的芯片，在不增加 MCU 資源的情況下，通過(guò) SPI 接口加入系統(tǒng)中，從系統(tǒng)成本角度來(lái)講是非常低，從時(shí)間上講只需要增加接口，不需要?jiǎng)釉瓉?lái)的接口?！?/p>
傳統(tǒng)的汽車中一般需要 20 個(gè) CAN，而新能源汽車是傳統(tǒng)汽車的兩倍，由于 CAN FD 的性能更高，這就意味著從 CAN 到 CAN FD 的升級(jí)需求潛力巨大，因此汽車廠商需要擴(kuò)展 CAN FD 的數(shù)量。從上圖可以看出，在擴(kuò)展的過(guò)程中，TCAN4550-Q1 由于集成了 CAN FD，只需要通過(guò) SPI 就可以實(shí)現(xiàn)從 CAN 到 CAN FD 的升級(jí)，如果 MCU 帶有 CAN，只需要通過(guò) TCAN 104x 就可以完成升級(jí)。
Charles (Chuck) Sanna 解釋，“這兩條線速度不產(chǎn)生干擾，軟件和架構(gòu)也不受到影響，唯一要做的是通過(guò)我們的芯片將 CAN 升級(jí)功能 CAN FD，也不需要工程師增加軟件資源?！?/p>
CAN FD 向下兼容 CAN
在汽車通訊中，涉及很多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，不是所有客戶都需要從 CAN 升級(jí)到 CAN FD，也不是一輛車中所有 CAN 都需要升級(jí)到 CAN FD，那么就可能出現(xiàn)兩者共存的情況，這時(shí)候會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？
Charles (Chuck) Sanna 表示，“從模組角度看，CAN FD 可以兼容 CAN，但是 CAN 無(wú)法兼容 CAN FD，從汽車的角度分析，CAN 和 CAN FD 也可以協(xié)同工作，當(dāng)然用戶選擇哪種技術(shù)還要看具體需求。”
從技術(shù)角度分析，Charles (Chuck) Sanna 表示，“這一方案具有更小的電源設(shè)計(jì)占用空間，憑借集成式 125 mA 低壓差（LDO）線性穩(wěn)壓器，TCAN4550-Q1 可以為自己供電，此外，還能夠?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8/">傳感器或其它組件供應(yīng) 70 mA 的外部輸出。由于減少了對(duì)外部電源組件的需要，電源設(shè)計(jì)所占的空間也因此變小。另外，降低功耗，TCAN4550-Q1 可幫助設(shè)計(jì)師藉由喚醒和休眠功能降低待機(jī)時(shí)的系統(tǒng)功耗。提高最大數(shù)據(jù)傳輸率：全新 SBC 支持汽車在組裝期間能夠基于 8 Mbps 最高數(shù)據(jù)傳輸率來(lái)更快速地編寫(xiě)汽車軟件程序，超越了 CAN FD 協(xié)議的 5 Mbps 最高數(shù)據(jù)傳輸率。?”
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